معرفی و بررسی تخصصی نانوشیمی ساختارهای کربنی پیشرفته

نانوشیمی کربن به مطالعه و مهندسی ساختارهای کربنی در مقیاس نانو می پردازد؛ حوزه ای که در آن، نوع آرایش اتمی و نحوه پیوندهای کربنی تعیین کننده اصلی برای شکل گیری آلوتروپ ها و نانوساختارها و در نهایت کنترل ویژگی های فیزیکوشیمیایی است. این مقاله با هدف ارائه تصویری منسجم از خانواده مواد کربنی پیشرفته به بررسی ساختارها و نیز مسیرهای سنتز می پردازد و نشان می دهد چگونه تغییر در نظم، بلوری، هندسه و میزان بی نظمی می تواند منجر به تغییرات معنی دار در رسانایی، خواص سطحی، رفتارهای الکتروشیمیایی و عملکردهای کاربردی شود. در این چارچوب گرافیت و گونه های پیشرفته آن از جمله گرافیت پیرولیتی با نظم بسیار بالا به عنوان بسترهای مناسب برای مطالعات سطح و بین لایه ای معرفی می شوند. سپس ترکیبات بین لایه ای گرافیت به علت امکان دستکاری فاصله بین لایه ای و ایجاد تغییر در برهم کنش ها مورد توجه قرار می گیرند. بخش دیگری از مقاله به آلوتروپ های سه بعدی و ساختارهای وابسته به الماس از جمله الماس واره ها اختصاص دارد. در ادامه نانوساختارهای خمیده شامل فولرن و نانولوله های کربنی با تاکید بر روش های تهیه و نقش کایرالیته و قطر در خواص الکترونیکی بررسی می شوند. همچنین گرافن به عنوان سامانه دوبعدی با سطح موثر بالا و کربن های غیر بلوری نظیر کربن آمورف، کربن شیشه ای و کربن سیاه و نیز کربن های متخلخل با تمرکز بر فعال سازی حرارتی و شیمیایی تشریح می گردند. در پایان مفهوم کربن مایع به عنوان دیدگاهی تکمیلی مطرح می شود. نتایج این مرور نشان می دهد که دستیابی به مواد کربنی هدفمند نیازمند رویکرد ساختار-فرآیند-ویژگی است؛ رویکردی که انتخاب صحیح روش تهیه و کنترل پارامترهای ساختاری را برای رسیدن به عملکردهای مطلوب ضروری می سازد.

کلیدواژه ها:

نانوشیمی ، کربن ، آلوتروپ های کربن ، گرافن ، نانولوله های کربنی ، کربن های متخلخل ، کربن فعال شده